PDF de programación - Problema de la primera milla

REDES DE BANDA ANCHA

Área de Ingeniería Telemática

Problema de la primera milla

Area de Ingeniería Telemática

http://www.tlm.unavarra.es

Redes de Banda Ancha

5º Ingeniería de Telecomunicación




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La Red hoy en día
•  Data Networking vs Voice Transfer
•  El efecto de la World Wide Web
•  Determinantes:

–  IP
–  WDM
–  Conmutación de altas prestaciones
–  PCs

Resultado



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•  Core network

–  Fibra
–  WDM
–  STM 256 (40Gbps)
–  Alta velocidad
•  Metro network
–  Fibra, WDM
–  Alta velocidad

Cuello de botella
First mile problem

–  PCs de gran potencia

•  Usuarios

•  Access network

–  Cableada o inalámbrica
–  Unos pocos Mbps

•  (…)




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PSTN como red de acceso

•  Agregación

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64Kbps/128Kbps

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E1

E1

E1

•  Public Switched Telephone

Network

•  Acceso a Internet (…)

E3

. . .

STM-N

 PSTN como red de acceso



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•  Agregación

.
.
.

.
.
.

E1

E1

E1

•  Public Switched Telephone

Network

•  Acceso a Internet
•  Analógico (56Kbps)
•  Digital
(64Kbps,

2Mbps, 34Mbps, 45Mbps)

128Kbps,

E3

. . .

STM-N



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¿Actualizar la red de acceso?
Inicialmente el tráfico con Internet era reducido (e-
mail, un poco de web…)

• 

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•  ¡ Llevó décadas desplegar el cableado telefónico



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actual !

•  ¿Se justifica económicamente cambiarla?
•  La burbuja de las dot-com no ha ayudado

Tecnologías en el acceso

•  Cableadas



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–  Fibra
–  xDSL
–  Cable coaxial
–  PLC
–  PSTN

•  Inalámbricas

–  Satélite
–  Fixed
–  WiFi
–  Celular
–  FSO




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Fibra

•  FTTX = Fiber To The X
•  Acercar la fibra al abonado
•  FTTH = Fiber To The Home (hasta casa)
•  FTTC = Fiber To The Curb (hasta la acera)
•  FTTB = Fiber To The Building (hasta el edificio)




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Fibra
PON: Passive Optical Network
•  E-PON: Ethernet PON (802.3ah)
•  B-PON: Broadband PON (G.983)
•  G-PON: Gigabit PON (G.984)
•  XG-PON: 10G PON (G.987, aprobada 2010-10-07, sin publicar)

OLTU = Optical Line Terminal Unit
ONU = Optical Network Unit

OLTU

Splitter

ONUs

Cable

•  Red

CATV

(Community

Antenna TeleVision)

•  FDM, canales de TV de 6MHz
•  HFC (Hybrid Fiber Coaxial) (…)



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Splitter

Head
End

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Cable

•  Red

CATV

(Community

Antenna TeleVision)

•  FDM, canales de TV de 6MHz
•  HFC (Hybrid Fiber Coaxial) (…)
•  ¿ Datos ? : Emplear uno de

esos canales

•  DOCSIS = Data Over Cable

Service Interface Specification

•  Canal de retorno por el mismo

coaxial

•  Encapsulado MPEG
•  Downstream: 30-50Mbps
•  Upstream: 10-30Mbps
•  Permite bonding

CMTS

Head
End

CMTS = Cable Model
Termination System

CableModem

PLC
•  Power Line Communications
•  Señal eléctrica es de 50-60Hz y gran amplitud
•  Datos en frecuencias superiores



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Satélite

•  Normalmente upstream por otra tecnología



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Fixed Wireless



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•  Microondas
•  Varias frecuencias y anchos de banda
•  Velocidad y distancia con relación inversa
•  MMDS = Multichannel Multipoint Distribution Service

–  10Mbps, 55Km

•  LMDS = Local Multipoint Distribution Service

–  150+Mbps, 5Km

•  802.16 WirelessMAN (WiMAX)

–  50Km, decenas de Mbps (70Mbps)

Wi-Fi

•  Wireless LAN (WLAN)
•  Corta distancia
•  Banda ISM (Industrial, Scientific and Medical)



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FSO

•  Free Space Optics

–  BW muy superior (10Mbps a 2.5Gbps)
–  4-6 Km

•  Para distancias más cortas: Infrarrojos



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xDSL

•  Sobre par telefónico
•  Puede simultanearse con POTS
•  No soporta un BW elevado
•  Alta atenuación
•  Asimétricos

REDES DE BANDA ANCHA

Área de Ingeniería Telemática

Ethernet in the First Mile




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¿Dónde encaja?

•  802.3ah (ya es parte de 802.3)
•  EFMC: Ethernet in First Mile for voice-grade Copper
•  EFMF: Ethernet in First Mile using point-to-point Fiber topology
•  EFMP: Ethernet in First Mile using point-to-multipoint topology,

based on Passive optical networks (PONs)

http://metroethernetforum.org/PDFs/EFMA/efm%20optical%20tutorial%20v3.pdf




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•  Punto-a-punto, solo full-duplex
•  Voice grade copper
•  Los interfaces de ambos extremos son diferentes (CO side y CPE side)

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pero velocidad simétrica

•  2BASE-TL: 2Mb/s@2700m, mínimo 192Kb/s, máx 5.7Mb/s, basado en

Sobre Cobre

SHDSL

•  10PASS-TS: 10Mb/s@750m, basado en VDSL
•  Son mínimos, equipos comerciales suelen soportar valores superiores

http://metroethernetforum.org/PDFs/EFMA/efm%20copper%20tutorial%20v2.pdf




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Sobre Cobre

•  Conectables a otras Ethernet mediante puentes
•  Puede usar bonding
•  Mecanismos OAM

–  Monitorizar estado del enlace
–  Emplea OAMPDUs que se multiplexan con las de datos
–  Entre subnivel MAC y LLC

Sobre Fibra

–  Una SMF
–  Diferente ! cada sentido (10km)

•  1000BASE-LX10:

–  Dos SMF (10km) o dos MMF



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Punto-a-punto:
•  100Mb/s y 1000Mb/s
•  100BASE-LX10:
–  Dos SMF (10km)
•  100BASE-BX10:

(550m)

•  1000BASE-BX10:
–  Una SMF (10km)




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Sobre Fibra

•  OLT

cuándo
pueden transmisir las ONUs

controla

•  MAC

–  Modificado para p2mp
–  No CSMA/CD
–  MPCP

(Multi-Point Control

Protocol)

EPON:
•  Punto-a-multipunto pasiva
•  Full-duplex
•  Diferente ! uplink y downlink
•  Los interfaces extremos son
diferentes (CO side y CPE
side)

•  1000BASE-PX10:
–  Monomodo, 10km
•  1000BASE-PX20:
–  Monomodo, 20km

•  Al menos 1:16

IEEE 802.3

Downstream

Sobre Fibra
Upstream
•  TDMA



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•  Discovery processing: of ONUs
•  Report procesings: BW requests

from ONU to OLS

•  Gate processing: asignación de

tiempos para transmitir en uplink




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Tramas de control MPCP
•  Mismo tipo de tramas que para flow-control con 802.3x
•  Ethertype 0x8808
•  Campo de 2 bytes para indicar la función de control concreta

IEEE 802.3




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Ethernet OAM
•  OAMPDU

Administration

–  MAC Destino

reservada,

–  Ethertype 0x8809

(Slow

filtrada

Protocols)

•  Operation,

and Maintenance
•  802.3ah, opcional
•  Compatible con cualquier

Ethernet full-duplex

•  Objetivos:

–  Remote failure indication

• 

Indicar al otro extremo que
el camino de recepción del
DTE local no funciona

–  Remote loopback
–  Link monitoring

10G-EPON



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•  802.3av-2009
•  Modificación a 802.3-2008
•  Extiende EPON:

– 10Gbps simétricos
– 10Gbps downstream y 1Gbps upstream
– Compatible con 1Gbps EPON: Cambia

capa física, no MAC

– Al menos 10 y 20Km (según velocidad)
– Split ratio de 1:16 y 1:32